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FR3071858A1 - Dispositif de toiture isolee thermiquement - Google Patents

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FR3071858A1
FR3071858A1 FR1759299A FR1759299A FR3071858A1 FR 3071858 A1 FR3071858 A1 FR 3071858A1 FR 1759299 A FR1759299 A FR 1759299A FR 1759299 A FR1759299 A FR 1759299A FR 3071858 A1 FR3071858 A1 FR 3071858A1
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FR
France
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elementary
ratio
roofing device
layers
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FR1759299A
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FR3071858B1 (fr
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Pierre-Etienne Bindschedler
Jeremie Boucher
Remi Perrin
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Soprema SAS
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Publication date
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Abstract

La présente invention a pour objet un dispositif (1) de toiture comprenant un support surfacique (2) constitué de panneaux de particules de bois sur lequel sont disposées une première couche (3) pare-vapeur, une seconde couche (4) isolante et une troisième couche (5) imperméable à l'eau liquide. Dispositif (1) caractérisé en ce que la seconde couche (4) est une couche composite formée par la superposition de deux couches élémentaires homogènes distinctes (6 et 6'), à savoir, une couche élémentaire inférieure (6) en fibres de bois et une couche élémentaire supérieure (6') formée d'un matériau au moins partiellement biosourcé, à propriétés hygroscopiques, antifongiques et d'isolation thermique et présentant une faible résistance à la diffusion de la vapeur d'eau.

Description

DESCRIPTION
La présente invention concerne le domaine des toituresterrasses, c'est-à-dire généralement une toiture sensiblement plane à un seul pan avec une pente de moins de 10 %, préférentiellement de moins de 5 %, mais également les toitures en pente, et plus particulièrement celles réalisées sur un support en bois et intégrant une part importante, voire majoritaire, de matériaux biosourcés.
L'invention vise plus spécifiquement un dispositif de toiture isolée thermiquement, et préférentiellement également phoniquement, à structure compacte.
Actuellement, on connaît déjà des constructions de toitureterrasse ou de toitures en pente, à base de matériaux essentiellement biosourcés, qui comprennent un support surfacique constitué de panneaux à base de particules et/ou de copeaux de bois aggloméré(e)s, sur lequel sont disposées, successivement et de manière stratifiée, i) au moins une première couche formant une barrière régulant le passage de la vapeur d'eau (appelée communément pare-vapeur), ii) au moins une seconde couche isolante constituée au moins partiellement d'un matériau à base de fibres de bois et iii) au moins une troisième couche sensiblement imperméable à l'eau liquide.
Cette troisième couche peut présenter une résistance à la diffusion de la vapeur d’eau qui peut être plus ou moins élevée (Sd > 200 m pour les membranes bitumineuses et Sd > 25 m pour les membranes synthétiques).
Dans ces constructions connues, la seconde couche isolante est entièrement composée de fibres de bois (en une ou plusieurs couches), qui forment un matériau perméable à la vapeur d’eau (μ = 3) et hygroscopique, mais putrescible : dégradation possible du matériau et de ses propriétés en
-2cas de développement fongique. Un tel développement néfaste peut se produire lorsque l'humidité relative et la température sont élevées (par exemple : HR > 85 % associé à T > 12° C pendant une période d'incubation prolongée) au niveau de l'isolant. Or, ces conditions seuils de température et d'humidité relative sont parfois atteintes au niveau de la couche externe de l'isolant, en particulier dans les régions tempérées.
L'humidité relative est définie comme le rapport de la teneur en eau de l'air sur la teneur en eau maximale de ce même air, et cette teneur en eau maximale est dépendante de la température, un air chaud pouvant contenir plus d'eau sous forme vapeur qu’un air froid. Etant donné que la couche de fibres de bois est employée comme isolant thermique, elle constitue justement la couche de matériau au sein de laquelle va se former le gradient de température entre le milieu intérieur et le milieu extérieur.
Ainsi, notamment en saison de basses températures et en présence de locaux chauffés, on comprend que la température dans la couche isolante sera nettement plus élevée au niveau de la face interne de cette couche (proche du milieu intérieur), qu'au niveau de sa face externe (proche du milieu extérieur) : l'humidité relative de l'air entre les fibres du côté externe sera donc nettement plus élevée que du côté interne (pour un même nombre de molécules d'eau présentes au m3), pouvant même aboutir, en fonction des circonstances, à un phénomène de condensation au sein de la couche isolante.
L'exposition aux risques de dégradation par développement fongique (lorsque les conditions de température sont adéquates) est donc importante dans le contexte précité, ce que les inventeurs ont pu corroborer par des expérimentations et des simulations.
Le problème posé à la présente invention consiste par conséquent, dans le contexte des dispositifs de toiture défini ci-dessus, à proposer une solution permettant de réduire notablement, voire de supprimer, le risque de développement fongique, tout en conservant une
-3 performance d'isolation et une compacité au moins équivalentes aux constructions actuelles, ainsi qu'avantageusement une origine au moins partiellement, et préférentiellement majoritairement voire totalement, biosourcée des matériaux isolants, préférentiellement sans augmentation de poids.
Pour résoudre ce problème complexe, l'invention propose, en relation avec un dispositif de toiture du type précité, que la seconde couche isolante (disposée sur la première couche pare-vapeur) est une couche composite formée par la superposition de deux couches élémentaires homogènes distinctes, à savoir, une couche élémentaire inférieure en un matériau à base de fibres de bois, reposant sur la première couche, et une couche élémentaire supérieure, sur laquelle repose la troisième couche et qui est formée d’un matériau au moins partiellement biosourcé, à propriétés hygroscopiques, antifongiques et d’isolation thermique et présentant une faible résistance à la diffusion de la vapeur d’eau ; le ratio [couche supérieure / couche inférieure], en termes de rapport de leurs épaisseurs ou de leurs résistances thermiques respectives, étant compris entre 0,2 et 0,9.
L'invention sera mieux comprise grâce à la description ci-après, qui se rapporte à des modes de réalisation préférés, donnés à titre d'exemple non limitatif, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels :
la figure 1 est une vue partielle en coupe d'un dispositif de toiture-terrasse selon un premier mode de réalisation de l'invention, et, la figure 2 est une vue similaire à celle de la figure 1 d'un second mode de réalisation de l'invention.
Les figures 1 et 2 illustrent schématiquement et à titre d'exemples, un dispositif 1 de toiture, ici une toiture-terrasse, isolée thermiquement et à structure compacte, comprenant un support surfacique 2 constitué de panneaux à base de particules et/ou de copeaux de bois aggloméré(e)s, sur lequel sont disposées, successivement et de manière
-4stratifiée, au moins une première couche 3 formant barrière régulant le passage de la vapeur d’eau, au moins une seconde couche isolante 4 constituée au moins partiellement d'un matériau à base de fibres de bois et au moins une troisième couche 5 sensiblement imperméable à l'eau liquide.
Préférentiellement, cette troisième couche 5 présente également une excellente résistance aux agents climatiques et à la pollution.
Conformément à l'invention, la seconde couche isolante 4 est une couche composite formée par la superposition de deux couches élémentaires homogènes distinctes 6 et 6', à savoir, une couche élémentaire inférieure 6 en un matériau à base de fibres de bois, reposant sur la première couche 3, et une couche élémentaire supérieure 6', sur laquelle repose la troisième couche 5 et qui est formée d’un matériau au moins partiellement biosourcé, à propriétés hygroscopiques, antifongiques et d’isolation thermique et présentant une faible résistance à la diffusion de la vapeur d’eau, le ratio [couche supérieure 6' / couche inférieure 6], en termes de rapport de leurs épaisseurs E' / E ou de leurs résistances thermiques R' / R respectives, étant compris entre 0,2 et 0,9.
Ainsi, en proposant une constitution bicomposante de la couche isolante 4, l'invention permet d'éloigner le matériau en fibres de bois (naturel mais putrescible) de la face externe du revêtement stratifié 3 + 4 + 5, et en sélectionnant un matériau aux caractéristiques techniques spécifiques précitées pour la couche 6’, l'invention tire avantage de ses multiples propriétés bénéfiques dans le contexte d'application visé, à savoir :
- faculté d'isolation thermique validée en matière de construction, préférentiellement au moins équivalente à celle des matériaux à base de fibres de bois ;
- résistance au développement fongique ;
- faible résistance à la diffusion de la vapeur d'eau ;
-5 - capacité de reprise de charge hygroscopique (rétention d'une partie de l'humidité présente entre les première et troisième couches 3 et 5).
Le matériau de la couche élémentaire 6' est au moins partiellement biosourcé, plus précisément au moins partiellement d'origine végétale, et préférentiellement totalement biosourcée (à base de matière première ou recyclée).
A titre de matériau biosourcé et présentant l’ensemble de ces propriétés, l’invention préconise que la couche 6’ soit formée d’un matériau choisi dans le groupe formé par le liège expansé, la perlite expansée et la laine de bois. Les couches élémentaires inférieure 6 et supérieure 6' sont préférentiellement formées chacune de panneaux de matériau correspondant, éventuellement superposés.
Avantageusement, les panneaux de laine de bois liée avec un liant hydraulique sont conformes à la norme EN 13168 (μ = 5), les panneaux de perlite expansée sont conformes à la norme EN 13169 (μ = 5) et les panneaux de liège expansé sont conformes à la norme EN 13170.
De même, les panneaux de fibres de bois, formant la couche élémentaire inférieure 6, sont avantageusement conformes à la norme EN 13171.
A l'instar de la perlite, le liège expansé, issu du chêne-liège (expansion sous l'effet de la vapeur d'eau), est naturellement imputrescible, du fait de sa teneur en tanins et en subérine. Il en est de même de la laine de bois.
Les inventeurs ont pu constater, après une pluralité de tests, qu’un ratio de 0,20 à 0,25 constituait le seuil inférieur à partir duquel il est possible de prévenir sensiblement tout risque de développement fongique (dans le stratifié, et notamment la couche 6), au moins dans les régions à climat méditerranéen, voire tempéré. En outre, au-delà d'un ratio de 0,6 à 0,9, le coût économique et les besoins en ressource à long terme ont été
- 6 jugés non supportables dans un contexte d'exploitations industrielle et commerciale. Ainsi, à titre de mise en œuvre préférée, le ratio [couche supérieure 6’ / couche inférieure 6], en termes d’épaisseurs ou de résistances thermiques respectives, est compris entre 0,25 et 0,6.
Les panneaux formant le support 2 peuvent par exemple être du type connu sous la désignation OSB (Oriented Strand Board : panneau en couches sous forme de lamelles de bois, liées ensemble par une résine).
Chacune des couches élémentaires 6 et 6' peut bien entendu être elle-même formée par une superposition de sous-couches ou de panneaux du matériau considéré.
Par faible résistance à la diffusion de la vapeur d'eau, on entend dans la présente, en relation avec la couche élémentaire supérieure 6', une valeur de la résistance Sd inférieure à 20 m, avantageusement inférieure à 1,5 m, préférentiellement inférieure à 1,2 m.
Bien entendu, les épaisseurs E' et E des deux types d'isolants à employer dépendent de la résistance thermique totale recherchée, mais il devrait avantageusement toujours y avoir au minimum un quart de ladite résistance thermique (du complexe composite 6 + 6') fourni par le liège expansé, la perlite expansée ou la laine de bois.
En accord avec une première variante de réalisation optimisée, issue des analyses effectuées par les inventeurs et permettant à l'invention de présenter les propriétés avantageuses précitées dans une plus grande amplitude de conditions climatiques et avec une optimisation du coût de revient, il est prévu que le rapport R' / R des résistances thermiques R' et R des couches élémentaires respectivement supérieure 6' et inférieure 6 est compris entre environ 1/3 et environ 1/2.
En accord avec une seconde variante de réalisation optimisée, il peut aussi être prévu que le rapport E' / E des épaisseurs E' et E des couches élémentaires respectivement supérieure 6' et inférieure 6 est compris entre
-7 environ 1/3 et environ 1/2, lorsque la couche élémentaire supérieure 6' est à base de liège expansé.
Le liège expansé possédant une conductivité thermique environ équivalente aux isolants à base de fibres de bois (λ = 0,04 W/m/K), il en résulte une non augmentation de l'épaisseur de la deuxième couche isolante 4 à performance thermique égale.
L'exploitation d'une carte des conditions climatiques régionales permet à l'homme du métier de déterminer la valeur minimale nécessaire de l'épaisseur E' de la couche élémentaire supérieure 6' et d'adapter au mieux les ratios précités.
Avantageusement, les couches élémentaires inférieure 6 et supérieure 6' sont formées chacune de panneaux de matériau correspondant.
En vue de conférer au revêtement stratifié une rigidité importante et notamment une résistance élevée à la compression, permettant le cas échéant de rendre la toiture-terrasse concernée accessible, la couche élémentaire inférieure 6 à base de fibres de bois présente favorablement une densité d’au moins 100 kg/m , préférentiellement d'au moins 150 kg/m et une épaisseur d'au moins 60 mm, préférentiellement d'au moins 80 mm.
Conformément à un mode de réalisation avantageux, présentant une isolation thermique augmentée, sans augmentation de la couche isolante 4 située au-dessus du support surfacique 2, ledit dispositif 1 peut comprendre au moins une couche 7 d'isolation thermique additionnelle rapportée sous la face interne ou inférieure du support surfacique 2, opposée à sa face portant le revêtement stratifié formé par les première, deuxième et troisième couches 3, 4, 5. Avantageusement, cette couche isolante additionnelle 7 présente, en climat de plaine à une altitude inférieure à 600 m, une résistance thermique sensiblement équivalente à la moitié de la résistance thermique de la seconde couche isolante composite 4 et est préférentiellement constituée entièrement d'un matériau à base de fibres de bois. En climat froid, pour une altitude comprise entre 600 m et
-8900 m, cette couche isolante additionnelle 7 présente une résistance thermique sensiblement équivalente au tiers de la résistance thermique de la seconde couche isolante composite 4 et est toujours préférentiellement constituée entièrement d’un matériau à base de fibres de bois.
En accord avec une réalisation majoritairement ou entièrement à base de matériaux biosourcés du dispositif 1, ce dernier peut comprendre avantageusement une ossature bois 8 portant les panneaux formant le support surfacique 2 (voir figure 2).
Selon une caractéristique avantageuse possible de l'invention, la première couche 3 peut consister en une membrane formant une barrière à la vapeur hygrovariable, et préférentiellement également une barrière sensiblement étanche à l’air.
L'hygrovariabilité de la membrane 3 est définie de sorte que la valeur Sd est toujours située entre 0,35 m et 90 m. Préférentiellement pour l'application envisagée, la valeur SD de la membrane 3 peut varier de 0,5 m à 60 m.
De même, la troisième couche 5 peut consister en une membrane d'étanchéité, soit bitumineuse, soit synthétique, notamment en polychlorure de vinyle (PVC) ou en polyoléfine thermoplastique (TPO).
En accord avec une réalisation pratique non limitative du dispositif 1 selon l'invention, plus particulièrement adaptée à une construction du type toiture-terrasse, les différentes composantes du revêtement stratifié peuvent se présenter comme suit :
- première couche 3 : membrane pare-vapeur, par exemple du type connu sous la désignation SOPRAVAP HYGRO par la société SOPREMA ;
- couche élémentaire inférieure 6 : panneaux
PAVATHERM-FORTE de la société PAVATEX ;
- couche élémentaire supérieure 6' : panneaux de liège ou de perlite expansé(e), ou encore de laine de bois ;
-9- troisième couche 5 : membrane du type SOPRAFIX UNILAY AR ou FLAGON SR 15/10 de la société SOPREMA.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de 5 réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.

Claims (7)

  1. REVENDICATIONS
    1. Dispositif (1) de toiture-terrasse ou de toiture en pente, isolée thermiquement et à structure compacte, ledit dispositif (1) comprenant un support surfacique (2) constitué de panneaux à base de particules et/ou de copeaux de bois aggloméré(e)s, sur lequel sont disposées, successivement et de manière stratifiée, au moins une première couche (3) formant une barrière régulant le passage de la vapeur d’eau, au moins une seconde couche isolante (4) constituée au moins partiellement d'un matériau à base de fibres de bois et au moins une troisième couche (5) sensiblement imperméable à l'eau liquide, ces trois couches (3, 4 et 5) faisant partie du dispositif (1), la seconde couche isolante (4) étant une couche composite formée par la superposition de deux couches élémentaires homogènes distinctes (6 et 6'), à savoir, une couche élémentaire inférieure (6) en un matériau à base de fibres de bois, reposant sur la première couche (3), et une couche élémentaire supérieure (6'), sur laquelle repose la troisième couche (5) et qui est formée d’un matériau au moins partiellement biosourcé, à propriétés hygroscopiques, antifongiques et d’isolation thermique et présentant une faible résistance à la diffusion de la vapeur d’eau, dispositif (1) de toiture caractérisé :
    en ce que le ratio [couche supérieure (6') ! couche inférieure (6)], en termes de rapport de leurs épaisseurs (E' / E) ou de leurs résistances thermiques (R' / R) respectives, est compris entre 0,20 et 0,9, en ce que la couche élémentaire supérieure (6') est formée d’un matériau choisi dans le groupe formé par le liège expansé, la perlite expansée et la laine de bois, les couches élémentaires inférieure (6) et
    - 11 supérieure (6') étant préférentiellement formées chacune de panneaux de matériau correspondant, et en ce que la première couche (3) consiste en une membrane formant une barrière à la vapeur hygrovariable ou en une membrane d'étanchéité, soit bitumineuse, soit synthétique, notamment en polychlorure de vinyle (PVC) ou en polyoléfine thermo plastique (TPO).
  2. 2. Dispositif de toiture selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ratio [couche supérieure (6’) / couche inférieure (6)], en termes d’épaisseurs ou de résistances thermiques respectives, est compris entre 0,25 et 0,6.
  3. 3. Dispositif de toiture selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le rapport (R* / R) des résistances thermiques (R' et R) des couches élémentaires respectivement supérieure (6') et inférieure (6) est compris entre environ 1/3 et environ 1/2.
  4. 4. Dispositif de toiture selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le rapport (E' / E) des épaisseurs (E' et E) des couches élémentaires respectivement supérieure (6') et inférieure (6) est compris entre environ 1/3 et environ 1/2, lorsque la couche élémentaire supérieure (6') est à base de liège expansé.
  5. 5. Dispositif de toiture selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la couche élémentaire inférieure (6) à base de fibres de bois présente une densité d’au moins 100 kg/m , préférentiellement d'au moins 150 kg/mJ, et une épaisseur d'au moins 60 mm, préférentiellement d'au moins 80 mm.
  6. 6. Dispositif de toiture selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une couche (7) d'isolation thermique additionnelle rapportée sous la face interne ou inférieure du support surfacique (2), opposée à sa face portant le revêtement stratifié formé par les première, deuxième et troisième couches (3, 4, 5), cette couche isolante additionnelle (7) présentant une résistance thermique
    - 12sensiblement équivalente à la moitié de la résistance thermique de la seconde couche isolante composite (4) et étant préférentiellement constituée entièrement d'un matériau à base de fibres de bois.
  7. 7. Dispositif de toiture-terrasse selon l'une quelconque des 5 revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend une ossature bois (8) portant les panneaux formant le support surfacique (2).
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